Slide sem t

1
Parte 2 Flexible AC Transmission
System FACTS prof. Porfirio Cabaleiro
Cortizo Grupo de Eletrônica de Potência -GEP
Depto. Engenharia Eletrônica - DELT-UFMG
2
Conversores empregados em Facts

• Static VAR Compensator - SVC
• Static Synchronous Compensator StatCom
• Thyristor Controlled Series Compensator - TCSC
• Solid State Series Compensator - SSSC
• Unified Power Flow Controller UPFC
• Thyristor Controlled Phase Angle Regulator - TCPAR

3

• Compensadores Shunt
• SVC Static Var Compensator
• Statcom Static Synchronous Compensator

4
Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão
(I)
Diagrama Fasorial
5
Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão
(II)
6
Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão
(III)
Considerando que VSVRV, temos que
7
Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão
(IV)
8
Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão
Compensação Shunt (I)

• Considerando que
• VS VR VM V
• PS PR
• QS QR QM

9
Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão
Compensação Shunt (II)
10
Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão
Compensação Shunt (III)
Diagrama Fasorial
jXLIR/2
11
Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão
Compensação Shunt (IV)
12
Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão
Compensação Shunt (V)
13
Fluxo de Energia em uma Linha de Transmissão
Compensação Shunt (VI)
Para uma transferência de potência real de 1,0
p.u. o compensador deve injetar uma potência
reativa de 0,5359 p.u. Para que a transferência
de potência real na LT seja de 2,0 p.u. o
compensador deve injetar uma potência reativa de
4,0 p.u. Deve ser feito um compromisso entre o
aumento da potência real transferida na LT e o
dimensionamento do compensador.
14
Influência da limitação da potência do SVC no
controle do Fluxo de Energia em uma Linha de
transmissão (I)

• Considerando que
• IS IR IM
• IM jVMBS
• VS VM VR V

15
Influência da limitação da potência do SVC no
controle do Fluxo de Energia em uma Linha de
transmissão (II)
16
Influência da limitação da potência do SVC no
controle do Fluxo de Energia em uma Linha de
transmissão (III)
17
Influência da limitação da potência do STATCOM no
controle do Fluxo de Energia em uma Linha de
transmissão (IV)
18
Influência da limitação da potência do STATCOM no
controle do Fluxo de Energia em uma Linha de
transmissão (V)
19
Vantagem do Statcom sobre o SVC na estabilidade
transitória em uma linha de transmissão (VI)
20
Regulação de Tensão x Dimensionamento do SVC ou
StatCom (I)

• Regulação de tensão do SVC ou StatCom
• Quanto melhor a regulação da tensão nos terminais
  do compensador, maior deve ser a capacidade
  reativa do compensador
• Um compromisso entre o dimensionamento do
  compensador e a regulação é tolerar uma queda de
  tensão nos terminais do compensador da ordem de
  1 a 5.

21
Regulação de Tensão x Dimensionamento do SVC ou
StatCom (II)
22
Regulação de Tensão x Dimensionamento do SVC ou
StatCom (III)
23
Estratégias de Controle dos Compensadores
Shunts


24
Estratégias de Controle dos Compensadores

1. Controle da tensão no barramento
2. Amortecimento de oscilações de potência no
   barramento
3. Aumento da estabilidade transitória
4. Reservatório de Var

25
Controle da tensão no barramento (I)


Implementação da referência de tensão do
barramento com uma parcela de queda de tensão
devido a corrente do conversor
26
Controle da tensão no barramento (II)


Controlando a tensão no barramento do compensador
(durante os transitórios) é possível amortecer
oscilações de potência devido a perturbações na
linha de transmissão. As freqüências típicas
destas oscilações variam entre alguns décimos de
1Hz até próximo a 2Hz. O comportamento destas
oscilações é determinado pelo torque de
sincronização e pelo torque de amortecimento.
27
Amortecimento de Oscilações de Potência (I)
O torque de sincronização assegura que o ângulos
dos rotores de diferentes geradores não aumentam
indefinidamente, após uma grande perturbação.
Este torque é o responsável por sincronizar os
diferentes geradores, garantindo a estabilidade
transitória. O torque de sincronização define a
freqüência de oscilação. O torque de
amortecimento é o responsável pelo decaimento das
oscilações. Mesmo em um sistema estável, as
oscilações podem se manter por um tempo elevado,
se o torque de amortecimento for insuficiente.
28
Amortecimento de Oscilações de Potência (II)
Equação de Oscilação da Máquina Síncrona
Onde, Pm é a potência mecânica de entrada, H é a
constante de inércia e Pe é a potência elétrica
de saída e é definida em função do angulo de
carga d e do módulo da tensão no ponto central da
linha de transmissão. Esta representação é porque
o fluxo de energia transmitindo depende destas
duas variáveis, considerando que a tensão nas
duas extremidades são iguais.
29
Amortecimento de Oscilações de Potência (III)
A linearização da equação de oscilação da máquina
síncrona dá
A regulação da tensão no ponto central da linha
faz com que
30
Amortecimento de Oscilações de Potência (IV)
Assim, a equação de oscilação da máquina síncrona
transforma-se na equação abaixo
As raízes desta equação estão localizadas no eixo
imaginário do plano s, o que implica que o ângulo
de carga oscila com uma freqüência constante e
igual a
31
Amortecimento de Oscilações de Potência (V)
Se a tensão no ponto central da LT variar de
acordo com a equação
Teremos
32
Amortecimento de Oscilações de Potência (VI)
Considerando que
A solução deste sistema possui raízes localizadas
no eixo real se
Um aumento da tensão nos terminais do
compensador, provoca um aumento da potência
elétrica transmitida. Este aumento do fluxo de
potência na LT se opõe a aceleração do gerador.
De modo similar, uma redução da tensão nos
terminais do compensador se opõe a desaceleração
do gerador.
33
a) Amortecimento de Oscilações de Potência
(VII)
34
b) Amortecimento de Oscilações de Potência
(VIII)
35
Amortecimento de Oscilações de Potência (IX)
36
Amortecimento de Oscilações de Potência (X)
Sistema sub-amortecido
37
Amortecimento de Oscilações de Potência (XI)
38
Aumento da margem de estabilidade transitória
(I)
Controlando a tensão no barramento do compensador
(durante os transitórios) é possível aumentar a
margem de estabilidade transitória devido a
perturbações na linha de transmissão. A
estabilidade transitória indica a capacidade de
recuperação do sistema, após uma perturbação.
Aumentar a tensão no barramento, quando do
aparecimento de uma falta, aumenta a área de
segurança na curva Pxd
39
Aumento da margem de estabilidade transitória
(II)
40
Aumento da margem de estabilidade transitória
(III)
41
Aumento da margem de estabilidade transitória
(IV)
42
Aumento da margem de estabilidade transitória
(II)
43
Reservatório de VAR (I)
A principal função é atuar como fonte de VAr para
reagir a perturbações inesperadas da tensão
devido a faltas, comutação de carga ou de LTs,
desconexão de geradores e etc. O conceito
básico é permitir que o compensador altere sua
saída rapidamente de modo a compensar
perturbações transitórias. Quando a perturbação
resultar em um novo ponto de operação, o controle
altera a tensão de referência de modo a que a
energia reativa fornecida, no novo ponto de
operação, retorne ao valor anterior.
44
Reservatório de VAR (II)
Iq
45
Reservatório de VAR (III)